Научная электронная библиотека ULRICH'S Periodicals Directory

Сибирский государственный университет
науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева

Сибирский аэрокосмический журнал
ISSN 2712-8970 (Print) ISSN 2782-5760 (on-line)

Сведения об образовательной организации

UDK УДК 621.87 629.78 Doi: 10.31772/2712-8970-2022-23-2-321-336
Исследование возможностей повышения точности механической обработки вафельного фона методами программной коррекции
Пась O. В., Серков Н. А.
АО «НПО «Техномаш» имени С. А. Афанасьева», Российская Федерация, 127018, г. Москва, 3-й проезд Марьиной Рощи, 40; Институт машиноведения имени А. А. Благонравова РАН, Российская Федерация, 101000, г. Москва, Малый Харитоньевский пер., 4
Оболочки с вафельным фоном составляют основную долю сухой массы изделий ракетно-космической техники. Толщина остаточного полотна, а также ширина продольных и кольцевых ребер являются основными параметрами вафельного фона. Наиболее распространенная технология получения вафельного фона - механическая обработка обечаек на станках системы высоко-точной обработки серии СВО, осуществляющих отслеживание и копирование задней стенки заготовки, что обеспечивает «постоянство» остаточного полотна независимо от погрешностей формы заготовки. При таком способе обработки действует ряд других факторов, приводящих к отклонениям по толщине остаточного полотна и ширине ребер, что приводит к увеличению дополнительных масс изделия, необходимости применения доводочных операций и увеличению числа возможных дефектов при фрезеровании. Таким образом, представляется крайне актуальной задача повышения точности механообработки вафельного фона, что позволит в перспективе увеличить производительность и повысить качество изготовления вафельных оболочек. С этой целью в работе подробно рассмотрена технология зеркального фрезерования вафельного фона. Описаны и классифицированы факторы, приводящие к отклонениям по толщине оста-точного полотна. Проанализировано и выявлено влияние отклонение оси шпинделя от нормали к поверхности на величину ошибки по толщине остаточного полотна. Выполнено математическое моделирование образования ошибки по толщине остаточного полотна из-за наличия зазора в системе слежения. Приведено развернутое описание различных методов повышения точности обработки по толщине остаточного полотна, и обосновано применение способа комбинированной программной коррекции на основе системы с самонастройкой. Внедрение данного решения позволит повысить энергомассовые характеристики изделий ракетно-космической техники из-за снижения сухой массы конструкции за счет достижения боль-шей точности обработки по толщине остаточного полотна и ребер, а также повысить качество и надежность изготавливаемых изделий за счет сокращения возможных дефектов.
Ключевые слова: зеркальное фрезерование, вафельный фон, тонкостенные детали большого размера, программная коррекция, постпроцессор.
References

1. Кац И. Л. К истории создания конструкции, метода расчёта и примеров реализации вафельных обечаек баков ракет [Электронный ресурс]. URL: https://listak.livejournal.com/ 2484.html (дата обращения: 22.12.2021).

2. Ворожейкин В. A, Литвинчук А. Ю. Сквозная технология изготовления несущих корпусов изделий ракетно-космической техники // Решетневские чтения : материалы XXI Междунар. науч. конф. (8–11 ноября 2017, г. Красноярск) : в 2-х ч. / под общ. ред. Ю.Ю. Логинова ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2017. С. 481–482.

3. Зайцев А. М. Разработка направлений повышения эффективности технологической подготовки производства деталей и узлов ракетно-космической техники: дис. … канд. техн. наук.
М. : МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2016. 166 с.

4. Зайцев А. М., Шачнев С. Ю. Определение технологичности обечайки с вафельной конструкцией // РИТМ машиностроение. 2018. № 4. С. 42–43.

5. Pas O., Serkov N. Developing an algorithm to control the accuracy of the milling of aerospace parts with cellular structure by using copying machine- tools with CNC of “SVO” type // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. 2019. Vol. 489. P. 351–355.

6. Пась О. В., Серков Н. А. Повышение точности обработки остаточного полотна вафельных оболочек методом самонастройки от прохода к проходу // XXXII Междунар. инновационная конф. молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения : сб. тр. конф. 2021. С. 498–502.

7. Del Sol I., Rivero A., López de Lacalle L.N., Gamez, A.J. Thin-Wall Machining of Light Alloys: A Review of Models and Industrial Approaches // Materials (Basel). 2019. Vol. 12. P. 2012.

8. Liu S., Xiao-dong S., Xiao-bo G., Wang D. Simulation of the deformation caused by the machining cutting force on thin-walled deep cavity parts // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 92. P. 3503–3517.

9. Du Z., Zhang D., Hou H., Liang S.Y. Peripheral milling force induced error compensation using analytical force model and APDL deformation calculation // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2017. Vol. 88. P. 3405–3417.

10. Li Z.-L., Tuysuz O., Zhu L.-M., Altintas Y. Surface form error prediction in five-axis flank milling of thin-walled parts // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2018.
Vol. 128. P. 21–32.

11. Bi Q., Huang N., Shaokun Z., Shuai C., Yuhan W. Adaptive machining for curved contour on deformed large skin based on on-machine measurement and isometric mapping // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2018. Vol. 136.

12. Wang X., Li Z., Bi Q., Zhu L., Ding H.. An accelerated convergence approach for real-time deformation compensation in large thin-walled parts machining // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2019. Vol. 142. P. 98–106.

13. Huang N., Yin C., Liang L., Hu J., Wu S. Error compensation for machining of large thin-walled part with sculptured surface based on on-machine measurement // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2018. Vol. 96. P. 4345–4352.

14. Bi Q., Wang X., Wu Q., Zhu L., Ding H. Fv-SVM-Based Wall-Thickness Error Decomposition for Adaptive Machining of Large Skin Parts // IEEE Transactions on Industrial Informatics. 2019. Vol. 15. P. 2426–2434.

15. Ge G., Du Z., Yang J. On-machine measurement-based compensation for machining of thin web parts // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 48. P. 844–851.

16. Panczuk R., Foissac P.-Y. Process and device for machining of panels. US Patent No. 7682112B2, 2010.

17. Авиационный консалтинг. Оборудование и технология механической обработки методом зеркального фрезерования [Электронный ресурс]. URL: https://www.aviacons.ru/ru/postavka-importnogo-oborudovaniya/zerkalnoye-frezerovaniye/ (дата обращения: 22.12.2021).

18. Писаренко А. А., Ковалев А. М. Механообрабатывающий центр модели «СВО-3500» для формирования вафельного фона на крупногабаритных корпусных конструкциях изделий ракетно-космической техники // Вестник «НПО «Техномаш». 2018. № 6. С. 86–90.

19. Батрутдинов Р., Сысоев С. Технология изготовления вафельного фона в обечайках лета-тельных аппаратов // Актуальные проблемы авиации и космонавтики. 2011. № 7. С. 7–8.

20. Серков Н. А. Основные направления повышения точности металлорежущих станков // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2010. № 2. С. 26–35.

21. Pas O. V., Serkov N. A. Influence of the gap and the friction on trajectory reproduction accuracy in a multiaxis machine with cnc // JVE International Ltd. Vibroengineering PROCEDIA. 2016. Vol. 8. P. 483–488.

22. Серков Н. А. Точность многокоординатных машин с ЧПУ: Теоретические и экспериментальные основы. М. : ЛЕНАНД, 2015. 304 с.

23. Zhang S., Bi Q., Ji Y., Wang Y. Real-Time Thickness Compensation in Mirror Milling Based on Modified Smith Predictor and Disturbance Observer // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2019. Vol. 144. P. 1–14.

24. Mahmud A. Mechanical Pocket Milling of Thin Aluminum Panel with a Grasping and Machining End Effector. Universite De Montreal, 2015. 147 p.


Пась Олег Викторович – начальник отделения автоматизации технологических процессов; АО «НПО «Техномаш» имени С. А. Афанасьева». E-mail: o.pa88@yandex.ru.

Серков Николай Алексеевич – доктор технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории вибротехнических систем; Институт машиноведения имени А. А. Благонравова Российской академии наук.
E-mail: serkov1943@mail.ru.

 


  Исследование возможностей повышения точности механической обработки вафельного фона методами программной коррекции